Notes - Activités Physiques Adaptées

Neurophysiologie du contrôle moteur
UE7 E4
M.Camus
Cours 1, lundi 4 avril 2005, 18h37 –
1. Généralité sur le système nerveux et son fonctionnement.
1.1. Introduction à l’approche neurophysiologique.
Le mouvement dans lequel le sujet est engagé, qu’il soit simple ou complexe, fait appel au
système sensoriel et au système moteur.
Le système nerveux :
- rend le mouvement automatique.
- Fait appel aux ajustements posturaux
- Traite les informations sensorielles
L’approche neurophysio travail sur des situations sensori-motrice beaucoup plus simple qu’un
mouvement sportif, en laboratoire.
Neurones et circuit neuronique.
Inhibition et communication.
3 façons de travailler en neurophysio :
- approche lésionnelle
- Enregistrement de l’activité cérébrale
- Stimulation
1.2. Sensori-motricité et anatomie
Hiérarchisation dans les comportements.
Hiérarchie dans l’organisation du SNC.
La plasticité sous tend l’apprentissage.
La moelle épinière : le contrôle périphérique ne permet pas des mouvements complexes.
Dans le cerveau : structures plastiques qui permettent l’apprentissage.
Hiérarchie dans la production des mouvements (réflexes, programme moteur primaire,
mouvement volontaire).
En mode automatique, ou non automatique.
La motricité la plus basique se trouve au niveau de la ME, et la motricité la plus élaborée se
trouve au niveau du cerveau.
Somesthésie : informations sensorielles.
5 sens + proprioception + interocéption = somesthésie.
Performance motrice intégrée.
1.3. les informations sensorielles.
Représentation topographique.
1.4. les sorties motrices.
Voie cortico-spinale ou pyramidale.
1.5. traitement cortical et cognition.
Voie du où et voie du quoi.
Cours 2, vendredi 8 avril 2005,
2. la moelle épinière : la sortie motrice
2.1. organisation générale de la sortie motrice
motoneurone ά : la voie finale commune de la substance blanche/ substance grise.
Les fibres sensorielles des muscles remontent jusqu'à la partie centrale de la moelle.
Chaque motoneurone innerve des fibres musculaires appartenant à un seul muscle.
L’ensemble des motoneurones innervant un muscle particulier.
La voie pyramidale est l’unique voie qui par du cortes moteur par le biais de projection
directes. Il n’y a qu’un motoneurone qui part de la voir pyramidale et qui va jusqu'à la moelle
épinière.
Il existe un autre faisceau indirect.
La ME est une véritable topographie de la musculature du corps. La répartition sur la ME est
située comme la localisation des muscles (axiaux, proximaux ou distaux).
Schéma moteur.
Un neurone du cortex moteur primaire peut contacter plusieurs noyaux moteurs : c’est
l’organisation à la base de certaines synergies musculaires.
Statut des circuits réflexes.
Les premiers animaux n’avaient que des circuit réflexes, les centres de contrôles se sont mis
en place plus tard.
2.2. circuits réflexes, circuit sensori-moteur
Circuits formés au niveau de la ME.
L’info sensorielle va modifier le motoneurone.
L’étirement musculaire à une grande importance dans les actions réflexes.
Activation des agonistes et inhibition des antagonistes : innervation réciproque.
2.3. les circuits plus élaborés.
Utilisés pour la locomotion par exemple.
Les circuits réflexes sont importants dans la locomotion.
Après une lésion ont peut faire remarcher un chat avec des stimulations électriques mais le
chat ne peut pas adapter sa locomotion s’il y a un obstacle par exemple.
Ceci est du au CPG (Centres pattern générators)
Importance des inter-neurones.
Les noyaux moteurs des muscles axiaux sont inter-conectés par des inter-neurones couvrant
de nombreux segments médullaires alors que les noyaux moteurs des muscles distaux ne sont
que très peu inter-connectés :
- coordination plus simple pour les ajustements posturaux
- grande dépendance d’action pour les muscles distaux
Cours 3, lundi 11 avril 2005, 18h37 –
3. la locomotion.
3.1. introduction générale.
La locomotion est un comportement à base automatique. Elle est sous tendu par des réseaux
nerveux spécialisés, comme d’autres fonctions vitales (respiration, mastication…).
Les CPG (central pattern général) entraîne un patron stable et robuste qualifié de stéréotypé.
Lorsque la locomotion nécessite des adaptations intentionnelles, on a les CPG qui sont aux
ordres des centres supérieurs.
La locomotion est stable mais elle est adaptable.
La locomotion chez l’homme est une grande fonction, elle constitue un lieu privilégié
d’intégration de processus automatiques et volontaires.
Les CPG sont des bases nerveuses de la stabilité, les adaptations se servent de ses bases pour
les modifier un peu.
La région locomotrice mesencephalique sert à l’accélération de la marche, c’est une pédale
d’accélérateur.
La locomotion est stable, ce qui est nécessaire pour les adaptations. Il y a pour cela une
organisation entre plusieurs structures.
Schéma du chat.
Augmentation du pic de décharge.
Lors de la marche le cortex moteur n’est pas activé, elle est automatisée.
Dès qu’il y a adaptation, il y a activation du cortex moteur.
Il y a une seconde voie (pyramidale ou cortico-spinale) qui contrôle le mouvement. Elle part
du cortex moteur vars les motoneurones, sans intermédiaires.
Ce que l’on trouve chez le chat ne se trouve pas forcement chez l’homme.
 Les CPG sont localisés dans des segments précis de la moelle épinière chez le chat.
Chez l’homme c’est un peu plus compliqué.
 Chez l’homme, de plus, il existe des projections cortico-motoneuronales directes.
Chez le chat ce n’est pas le cas.
 Le caractère bipédique de l’homme versus la marche quadrupédique du chat
La stimulation magnétique transcrânienne
On peut now stimuler le cortex moteur sans méthode invasive avec la stimulation magnétique
transcrânienne qui stimule la couche 5 du cortex. Cette zone contient les neurones
pyramidaux qui sont connectés aux motoneurones. La couche 5 est une sortie, qui va vers la
moelle épinière.
Grâce à un EMG on a l’activité du muscle.
Le potentiel oteur est plus important lorsque le neurone pyramidal est déjà actif de même si
les motoneurones sont déjà actifs.
L’amplitude nous informe alors sur l’implication de la voie corticospinale dans la tâche.
La voie corticospinale, même si elle est directe, on ne sait pas à quoi précisément est du
l’activation (neurones corticaux, et/ou motoneurones et/ou moelle épinière).
La somatotopie est une cartographie qui reproduit à petite échelle l’anatomie du corps humain.
Contrôle cortico spinal (CS) de la locomotion chez l’homme. Résultats :
 Marche spontanée vs. contraction volontaire.
 Marche adaptée vs. marche spontanée.
 Musculature distale (poignet ou cheville) car ce sont les plus utilisés.
La musculature proximale est importante pour la marche adaptée.
3.2. expérience 1. (2002)
Est-ce que le contrôle CS des muscles proximaux peut être modifié lors d’un contrôle
volontaire de la marche ?
Utilisation de l’habit pingouin, comme pour les activités physiques des cosmonautes.
Tendeurs entre la ceinture et les pieds et les épaules. On doit forcer pour ramener les pieds au
sol.
Méthode :
Courbes E/S : entrée/sortie.
Comparaison des courbes E/S avec ou sans la stimulation.
RF : rectus fémoral : droit fémoral
BF : biceps fémoral
Résultats :
MEP size : grandeur de la réponse.
Conclusion :
Mise en évidence d’une co-facilitation des MEPs au niveau des muscles antagonistes
proximaux de la jambe au cours de la locomotion.
Cours 4, vendredi 15 avril 2005,
3.3. expérience 2
certains auteurs se sont intéressés au processus moteur :est ce que la voie cortico-spinale (CS)
est plus ou moins impliquée selon le type de mouvement.
extension isométrique du poignet vs. Action de serrage
tâche de précision vs. Posturale.
Comment est ce que la voie CS est impliqué en fonction des tâches, des processus moteurs ?
Des auteurs actuels s’intéressent au processus cognitifs.
Avec l’intention des sujets, la stimulation mentale, l’observation du mouvement.
Lorsqu’un sujet observe un mouvement, il y a une variation de la réponse au niveau des
muscles fléchisseurs, alors que le sujet ne fait que regarder.
On n’a jamais tenté d’associer ces 2 types de processus. Il y avait toujours une frontière entre
ces 2 systèmes.
Pourtant lors d’une APS, on fait appel au processus cognitif et au processus moteur.
Comment les processus cognitifs et les processus moteur interagissent dans le réglage de
l’excitabilité CS au cours du mouvement ?
Protocole :
Le sujet doit faire des flexions/extensions du poignet. Il a sur un écran ses amplitudes et doit
faire en sorte quelles soient constantes.
Une bobine électromagnétique est placée sur la zone du cortex moteur.
Lorsque l’on stimule avec la TMS, il y a une hyper flexion ou extension, le sujet dépasse donc
son amplitude.
Le sujet a un feedback visuel de ses mouvements avec l’écran.
Instruction :
1- Le sujet doit laisser le mouvement se faire, il de doit pas contrer le mouvement du fait de la
stimulation.
2- le sujet doit contrer la con traction involontaire dût à la stimulation.
Résultats :
Il est possible de se préparer à limiter l’amplitude du mouvement induit par TMS, sans
modification du patron EMG.
67% des essais sont réussis. Effort cognitif important.
Des modifications d’excitabilité CS sous-tendent-elles cette capacité de préparation motrice ?
OUI.
MEP : réponses musculaires.
Conclusion :
 Nos résultats montrent qu’une intention motrice n’influence l’excitabilité CS que si
elle est en passe de se réaliser, que si l’état de réalisation est favorable.
 Ainsi, l’excitabilité CS apparaît liée à la réalisation de l’intention (i.e. le lien entre
processus cognitifs et moteurs) plutôt qu’à l’intention elle-même (i.e. processus
cognitifs seul).
 En fait, ces résultats suggèrent que le réglage de l’excitabilité CS constitue le moyen
de transformer une intention en sa réalisation
Cours 5, lundi 2 mai 2005, 18h46 –
3.4. expérience 3.
Est-ce que ce qui était valable pour le poignet est généralisable à la locomotion.
Le réglage cognitif de l’excitabilité CS s’adapte t-il au type de mouvements évoqués (flexion
vs. extension) au cours de la marche humaine?
On a donc des muscles proximaux et distaux, et sont soient fléchisseurs soit extenseurs.
Les muscles distaux et fléchisseurs sont mieux représentés dans le cortex, car ils sont plus
utilisés.
Les muscles extenseurs sont antigravitaires, ils sont utilisés dans les ajustements posturaux.
Dans la locomotion 60% du cycle est la phase d’appui
Et 40% est consacré à la pose de en l’air.
Sujet sur un tapis roulant avec stimulation TMS.
On mesure les angulation de la hanche du genou et de la cheville.
On les EMG des m. inf.
Dst : phase d’appui : TMS → hyper extension de la hanche.
Dsw : phase d’oscillation : TMS → hyper flexion de hanche.
Le sujet doit soit se laisser faire, soit compenser.
Les sujets peuvent compenser (en appui ou en oscillation) les mouvements induits par la TMS.
Il semble plus facile de compenser une flexion qu’une extension.